Elektrisch of waterstof? Hoe ziet de toekomst van wegtransport eruit?
Stel je voor: het is 2029. Autotrucks – grote trekkers met zelfs nog grotere opleggers – razen over de snelwegen op het Amerikaanse platteland. Maar wat is hier nou zo bijzonder aan? De trekkers hebben geen cabines en ook geen chauffeurs. Waarom niet? Omdat het autonome voertuigen zijn – ze hebben geen bestuurder meer nodig. Dit is hoe de sci-fi film “Logan” uit 2017 zich de toekomst van het wegtransport voorstelde.
Maar kunnen we ervan uitgaan dat chauffeurloze vrachtwagens over een paar jaar echt op onze wegen rijden? Dat blijft lastig te voorspellen, al wordt er wel hard aan gewerkt. Wat wel al zeker is, is dat de vrachtwagens en trekkers van de toekomst uitstootvrij zullen zijn. Dan vraagt u zich vast af of hun ‘brandstof’ dan zal bestaan uit elektriciteit of waterstof? Laten we proberen het antwoord op deze vraag te vinden.
Waarom zetten commerciële voertuigfabrikanten en de logistieke sector zich zo actief in voor het vervangen van dieselvrachtwagens door alternatieve brandstoffen? Het draait allemaal om twee dingen: kosten en milieu.
“Allereerst zullen de olieprijzen hoog blijven, wat betekent dat ook de brandstofprijzen flink zullen blijven stijgen. Ten tweede hebben we nog altijd te maken met de klimaatcrisis, die vraagt om ingrijpende maatregelen om de gevolgen en oorzaken ervan te verminderen,” legt Christof Thesinga uit, VP Marketing en lid van het Sustainability team bij Coyote Logistics Europa.
“Daarom zien we maatregelen zoals strengere uitstootnormen (die op den duur niet eens door de meest moderne motoren gehaald zullen kunnen worden), en het verbod op de verkoop van nieuwe auto’s met brandstofmotoren in de EU vanaf 2035”, voegt hij toe.
Kortom, het wegtransport moet zowel groener als goedkoper worden. Alternatieve brandstoffen zijn daarom de enige manier om aan beide eisen te voldoen.
De ontwikkeling van elektrische voertuigen
Elektrische auto’s kregen voor het eerst wat aandacht in de eerste drie decennia van de 20ste eeuw. Tussen 1907 en 1939 produceerde het Amerikaanse bedrijf Detroit Electric zo’n 13.000 elektrische auto’s. Natuurlijk zouden elektrische auto’s er niet zijn geweest zonder de uitvinding van de loodbatterij door Gaston Planté in 1859, die twintig jaar later werd geperfectioneerd door Camille Faure. Tegenwoording gebruiken we vooral lithium-ion-accu’s voor elektrische voertuigen, maar er zijn ook andere types in omloop, zoals lithium-ijzer-fosfaat-accu’s. In 1881 presenteerde Pierre Gustave Trouve het eerste elektrische voertuig voor op de weg (toen nog met drie wielen). In die vroege jaren van de auto-industrie leken elektrische voertuigen een serieus alternatief voor de verbrandingsmotoren. La Jamais Contente bijvoorbeeld, de eerste auto die sneller dan 100 kilometer per uur ging, was elektrisch aangedreven. Maar vanaf de late jaren 1930 tot halverwege de jaren 90 (toen General Motors het experimentele EV1-model introduceerde) werden elektrische auto’s vooral gezien als exotische curiositeiten. De Henley Kilowatt, een model uit de late jaren 1950 gebaseerd op de Renault Dauphine, werd bijvoorbeeld slechts door 47 mensen gekocht. In die tijd konden elektrische voertuigen qua veelzijdigheid, bereik en prijs niet concurreren met de auto’s met verbrandingsmotoren.
Tegenwoordig is het een heel ander verhaal. De afgelopen jaren hebben we een echte ‘boom’ gezien in elektrische auto’s, die eerst werden gevolgd door hybride modellen, met de revolutionaire Toyota Prius als pionier. Bijna elk autobedrijf heeft nu al elektrische modellen in zijn assortiment, van kleine stadsauto’s tot SUV’s en sportauto’s. Drie jaar geleden vierde Tesla de productie van hun miljoenste elektrische model, en in januari dit jaar had 10% van de wereldmarkt voor nieuwe auto’s al een elektrische auto als aandeel. En dit percentage blijft groeien.
Elektrische vrachtwagens: voor- en nadelen
Toen elektrische auto’s nog een klein en niche product waren, deden elektrische nutsvoertuigen, zoals kleine trolleys voor bagage op treinstations en postwagens, het al wat beter. In Groot-Brittannië waren elektrische melkwagens in de tweede helft van de 20ste eeuw super populair. In 1967 waren er daar meer elektrische voertuigen dan in de rest van de wereld samen.
De razendsnelle opkomst van elektromobiliteit heeft inmiddels ook de commerciële voertuigen bereikt. Elektrische bestelwagens, die bijvoorbeeld gebruikt worden door koeriersbedrijven, zie je al steeds vaker door de straten rijden. Maar als het gaat om elektrische vrachtwagens vooral voor lange afstandsritten, wordt het al een stuk ingewikkelder.
“De eerste elektrische trekkers worden al geproduceerd door bedrijven zoals Tesla, Volvo, Freightliner en BYD uit China, en andere fabrikanten zijn ook al bezig met de voorbereiding van hun productie. Bedrijven zoals Scania, DAF en Volta Trucks hebben elektrische bakwagens of modellen die als basis dienen voor specialistische voertuigen zoals vuilniswagens,” legt Christof Thesinga uit.
“Het grootste voordeel van elektrische vrachtwagens is natuurlijk dat ze geen uitstoot hebben”, zegt Christof Thesinga. “Maar ze kunnen pas echt als groen worden beschouwd als de elektriciteit waarmee je ze oplaadt ook duurzaam is, bijvoorbeeld vanuit hernieuwbare bronnen of via kernenergie. Onderzoek van Volvo laat zien dat de milieu-impact van een elektrische vrachtwagen, zolang deze rijdt op elektriciteit uit duurzame bronnen, na 100.000 kilometer lager is dan die van een dieselvrachtwagen,” legt hij uit. “Daarnaast zijn elektrische vrachtwagens veel stiller dan hun dieselgegenereerde tegenhangers. Dit betekent niet alleen minder uitlaatgassen in de atmosfeer, maar ook minder geluidsoverlast, wat vooral van belang is in grote steden,” voegt Thesinga toe.
Tegenwoordig is de prijs van zulke elektrische vrachtwagens wel nog een uitdaging: ze zijn veel duurder dan dieselmodellen. Maar volgens een PwC-rapport zouden elektrische vrachtwagens in 2030 al zo’n 30% goedkoper kunnen zijn dan dieselvrachtwagens, als je kijkt naar de totale kosten van aankoop en gebruik. In de toekomst wordt elektrisch dus waarschijnlijk de slimste keuze.
Ingenieurs die zich bezig houden met het ontwikkelen van elektrische vrachtwagens staan voor een aantal uitdagingen voordat deze voertuigen hun volledige potentieel kunnen bereiken. Het eerste probleem is het bereik: met een volle accu kunnen elektrische vrachtwagens nog niet zo ver rijden als dieselvrachtwagens of door brandstofcellen aangedreven modellen. De prototype van de Mercedes-Benz eActros Long Haul kan bijvoorbeeld zo’n 500 km rijden op één lading, terwijl de Volvo FH Electric, die nu te koop is, ongeveer 300 km haalt. Ter vergelijking: een dieseltruck kan deze afstand met een volle tank zelfs meerdere malen afleggen.
Een ander punt is de oplaadtijd. Het duurt nog steeds langer om een accu op te laden dan om een tank diesel te vullen of waterstof te tanken voor FCEV-vrachtwagens. Hoewel er vooruitgang is (de accu van de Mercedes eActros kan bijvoorbeeld in minder dan 30 minuten van 20% tot 80% worden opgeladen), blijft het een uitdaging. De laadpunten in steden zijn inmiddels redelijk goed ontwikkeld, maarvoor lange ritten is de infrastructuur nog niet toereikend. Daarnaast zijn er nog niet genoeg oplaadstations die speciaal voor vrachtwagens zijn ingericht, waardoor chauffeurs nu vaak moeten wachten tot ze een vrije laadpaal vinden die ze niet hoeven te delen met personenauto’s of bestelwagens.
Een ander probleem is het gewicht van lithium-ion-batterijen. Elektrische vrachtwagens zijn vaak zwaarder dan hun diesel- of waterstof-varianten, wat de laadcapaciteit van de gehele trekker-oplegger-combinatie beperkt. De totale combinatie mag namelijk niet zwaarder zijn dan 40 ton.
Daarnaast is het ook een uitdaging om gebruikte accu’s op een milieuvriendelijke manier op te slaan en af te voeren. Idealiter worden de accu-onderdelen zoveel mogelijk gerecycled. De Europese Unie werkt aan regels die fabrikanten verplichten om gebruikte accu’s in te verzamelen en te recyclen, zodat de materialen weer gebruikt kunnen worden voor de productie van nieuwe accu’s.
Vrachtwagens op waterstof
Het lijkt misschien alsof we pas sinds kort over waterstof als brandstof voor voertuigen horen, maar dat klopt niet helemaal. De eerste waterstofmotoren werden namelijk al in het begin van de 19de eeuw ontwikkeld. In 1860 presenteerde de Belg Ettienne Lenoir zijn driewieler, de Hippomobile. Dit voertuig werd aangedreven door een eencilinder, tweetaktmotor die waterstof gebruikte als brandstof, verkregen via elektrolyse van water. Lenoir slaagde erin om meer dan 300 van deze Hippomobiles te verkopen. In de jaren 1930 kwamen de eerste vrachtwagens op waterstof op de markt, ontwikkeld door het Noorse bedrijf Norsk Hydro. Ook hier ging het om een interne verbrandingsmotor, maar dan eentje die waterstof verbrandde in plaats van benzine.
Tegenwoordig hebben we het, als we over waterstofvoertuigen praten, niet meer over het vervangen van benzine door waterstof in verbrandingsmotoren. Sinds de jaren 1950 zijn er al experimenten met brandstofcellen, maar vanaf het begin van de 21ste eeuw is de ontwikkeling daarvan echt in een stroomversnelling geraakt. Als we het nu hebben over een ‘waterstofvrachtwagen’, bedoelen we een voertuig met een elektromotor, waarbij de energie wordt geleverd door brandstofcellen, ook wel waterstofcellen genoemd.
Hoe werken brandstofcellen?
Brandstofcellen bestaan uit twee elektrodes: een negatieve (anode) en een positieve (kathode), met daartussen een katalysator, vaak een polymeer elektrolyt membraan. Elektriciteit ontstaat hier door het proces van omgekeerde elektrolyse. Simpel gezegd verloopt dit proces als volgt: aan de anode wordt wordt waterstof toegevoegd, die door de katalysator oxideert en zich splitst in protonen en elektronen. De protonen gaan door het membraan naar de kathode, waar zuurstof wordt toegevoegd. De kathode, ook voorzien van een katalysator, reageert met de zuurstof, waardoor anionen ontstaan. Deze binden zich met de waterstofprotonen en vormen zo waterdamp. Maar waar komt de elektriciteit dan vandaan? De elektronen die niet door het membraan kunnen, stromen via een extern circuit, en deze opgewekte elektriciteit drijft de elektrische motor van de vrachtwagen aan. Omdat waterstof een lage dichtheid heeft, wordt het opgeslagen in een tank onder hoge druk, bij 350 of 700 bar. Een van de grootste uitdagingen voor de waterstofauto-industrie is daarom het veilig en effectief opslaan en transporteren van dit gas.
Vrachtwagens met brandstofcellen: de voor- en nadelen
Net als bij elektrische voertuigen is het grootste voordeel van vrachtwagens die worden aangedreven door waterstofcellen dat ze geen schadelijke uitlaatgassen uitstoten, alleen waterdamp. De uitdaging ligt hem echter in de productie van de waterstof die deze vrachtwagen later nodig hebben om de brandstofcellen te voeden.
“Ongeveer 95% van de waterstof die wereldwijd wordt geproduceerd, is zogenaamde grijze waterstof. Dit ontstaat door het reformen van aardgas, waarbij koolstofdioxide als bijproduct vrijkomt en in de atmosfeer wordt uitgestoten. Er bestaat wel een technologie om deze CO2 op te vangen en op te slaan of te verwerken (dan spreken we van blauwe waterstof), maar dat is ontzettend duur. Grijze waterstof betekent dat, hoewel brandstofcellen zelf een ‘schone’ energiebron zijn omdat voertuigen die ermee zijn uitgerust alleen waterdamp uitstoten, de productie van de meeste waterstof nog steeds een negatieve impact heeft op het milieu. Het is vergelijkbaar met EV’s die weliswaar geen uitlaatgassen produceren, maar waarvan de elektriciteit soms wordt opgewekt in vervuilende kolencentrales” legt Christof Thesinga uit.
Net als elektrische vrachtwagens zijn vrachtwagens met waterstofcellen ook heel stil.
Daarnaast nemen de waterstoftank en de brandstofcellen minder ruimte in en zijn ze lichter dan de accu’s van elektrische vrachtwagens. Hierdoor kunnen waterstofvrachtwagens meer vracht vervoeren. Bovendien duurt het tanken van waterstof slechts een paar minuten, terwijl het volledig opladen van een accu nu nog enkele uren in beslag neemt.
Vrachtwagens met brandstofcellen hebben ook een groter bereik dan elektrische vrachtwagens. De Qualtron-trekker, geproduceerd in Duitsland, kan op één tank waterstof maarliefst 1.000 kilometer afleggen. Even ter vergelijking: het prototype van de Mercedes-Benz eActros haalt op een volle acculading slechts een derde van deze afstand.
De grootste uitdaging voor het effectief inzette van FCEV-vrachtwagens voor goederenvervoer is momenteel de onderontwikkelde infrastructuur. “In stedelijke gebieden zijn elektrische laadstations makkelijk te vinden, en deze kunnen ook gebruikt worden door commerciële voertuigen. Maar de infrastructuur voor het tanken van waterstof moet nog flink worden uitgebreid, vooral voor langeafstandsritten, als we FCEV-vrachtwagens serieus willen gaan inzetten voor goederentransport op de lange afstanden. Op dit moment zijn de kosten voor het bouwen van een waterstoftankstation en de bijbehorende opslagtanks nog veel hoger dan die voor een elektrisch laadstation,” vertelt Christof Thesinga, werkend bij Coyote Logistics.
Daarnaast is er nog de aanschafprijs: FCEV-vrachtwagens zijn niet alleen duurder dan hun dieseltegenhangers, maar ook dan de elektrische varianten.
EV of FCEV? Wat brengt de toekomst voor het wegtransport?
Als je door een willekeurige Europese stad loopt, kun je het niet bijna niet missen: voertuigen op alternatieve energiebronnen worden steeds meer onderdeel van ons dagelijks leven. Hoewel het nu nog vooral om personenauto’s gaat, bewijzen ook elektrische busjes van koeriersbedrijven en stadsbussen op waterstof dat ook commerciële voertuigen deel kunnen uitmaken van de groene revolutie in de auto-industrie. In 2022 werden er minder dan 1700 nieuwe elektrische vrachtwagens geregistreerd in de EU, maar het is duidelijk dat dit aantal alleen nog maar zal toenemen. Volgens de Europese strategie voor duurzame mobiliteit zouden er tegen 2030 zo’n 80.000 uitstootvrije vrachtwagens op de Europese wegen moeten rijden.
“Verladers willen hun koolstofvoetafdruk verkleinen. Daarom werken ze graag samen met vervoerders die een uitstootvrije vloot hebben. Dit stimuleert de verkoop van EV- en/of FCEV-vrachtwagens,” legt Christof Thesinga uit.
Toch is het nog te vroeg om te zeggen of elektrische vrachtwagens of FCEV’s de toekomst van het vrachtvervoer zullen domineren. maar we kunnen wel alvast proberen in te schatten hoe deze ontwikkelingen zich zouden kunnen ontvouwen.
“Vanuit het huidige perspectief lijkt het erop dat zware voertuigen de komende jaren nog steeds op diesel zullen rijden, met biodiesel als vervanger van de gewone diesel. Maar op de lange termijn zullen EV- en FCEV-vrachtwagens steeds meer terrein winnen. Uiteindelijk zullen zij waarschijnlijk de biodieselmodellen vervangen, mede dankzij steeds strengere emissie-eisen en regelgeving die voordeliger is voor voertuigen met alternatieve aandrijving,” zegt Christof Thesinga.
Fabrikanten van elektrische vrachtwagens en waterstofvrachtwagens staan echter voor verschillende uitdagingen. Voor EV’s is het noodzakelijk om het rijbereik per lading te vergroten, terwijl tegelijkertijd het gewicht en de omvang van de accu omlaag moeten, zonder in te boeten op efficiëntie. Ook de laadtijd moet korter. Voor waterstofvrachtwagens ligt de uitdaging vooral in het nog veiliger maken van de tanks, zodat het risico op lekken, en daarmee op explosies door vermenging van waterstof en zuurstof, minimaal is. Een andere cruciale factor voor succes van waterstofvrachtwagens is de uitbreiding van de infrastructuur, die – vooral vergeleken met het netwerk van EV-laadstations – nog in de kinderschoenen staat. Daarnaast moeten de aanschafkosten concurrerend worden met die van vrachtwagens met traditionele motoren. Maar naarmate EF- en FCEV-vrachtwagens populairder worden, is het waarschijnlijk dat de aanschaf- en gebruikskosten zullen dalen.
“Als we vooruitkijken naar de toekomst van EV- en FCEV-vrachtwagens, is het verleidelijk om te denken dat er voor beide typen een rol is weggelegd binnen het wegtransport. Met hun grotere bereik en het snellere tanken, lijken brandstofcelmodellen ideaal voor lange afstanden. Elektrische modellen daarentegen lijken perfect voor stadsbezorging, waar laadstations makkelijk bereikbaar zijn en het beperkte bereik geen groot probleem vormt. Bovendien starten en eindigen deze bezorgvoertuigen hun dagelijkse routes bij hetzelfde punt, namelijk bij het districutiecentrum van de koerier, waar ze na hun ronde opgeladen kunnen worden. Toch kan de snelle ontwikkeling van zowel EV’s en FCEV’s in de komende jaren deze voorspelling mogelijk achterhalen. Ik denk dat EV’s en FCEV’s in de toekomst beiden zullen bestaan, elk afgestemd op de specifieke behoeften van verschillende gebruikers, net zoals de komst van de automaat niet leidde tot het verdwijnen van alle handgeschakelde auto’s,” concludeert Christof Thesinga, VP Marketing bij Coyote Logistics.
Bent u op zoek naar een betrouwbare logistieke partner, die streeft naar duurzame ontwikkelingsdoelen?